智能化工廠 讓生產(chǎn)越來越簡(jiǎn)單

申海鵬

老王是某品牌的飲料經(jīng)銷商，隨著《夏洛特?zé)馈返纫幌盗星啻簹q月電影的走紅，也使該系列相關(guān)的食品市場(chǎng)悄然興起，老王發(fā)現(xiàn)了這個(gè)潛在商機(jī)。于是他向該廠商提交了定制化的產(chǎn)品，并表明了自己的需要。該飲料決策層經(jīng)過訂單統(tǒng)計(jì)和市場(chǎng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)有足夠的市場(chǎng)需求來生產(chǎn)該系列產(chǎn)品。于是，便從ERP層級(jí)提出計(jì)劃生產(chǎn)指令，而此時(shí)研發(fā)部的領(lǐng)導(dǎo)正在國(guó)外享受著美好假期，但看到手機(jī)上ERP層級(jí)的計(jì)劃指令后，就立刻遠(yuǎn)程通知相關(guān)部門進(jìn)行該產(chǎn)品的研發(fā)。研發(fā)人員在接到指令后立即開始調(diào)試配方，配方成功后將其發(fā)到MES執(zhí)行制造系統(tǒng)，MES的工程師立即修改產(chǎn)線上的飲料生產(chǎn)配方，并把對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)給DCS離散控制系統(tǒng)執(zhí)行。同時(shí)，包裝設(shè)計(jì)部也早在接到任務(wù)后設(shè)計(jì)出以青春為主題的飲料包裝形象。在全部準(zhǔn)備就緒后，整個(gè)生產(chǎn)線開機(jī)生產(chǎn)；在包裝線上，自動(dòng)碼打碼設(shè)備將不同的二維碼打印到每件飲料的包裝上，并經(jīng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)記錄，使每件產(chǎn)品都有了一個(gè)“身份證”，然后飲料自動(dòng)分裝、打碼、封箱，系統(tǒng)平臺(tái)根據(jù)系統(tǒng)中的訂單自動(dòng)進(jìn)行物流車輛的調(diào)配，第一時(shí)間將產(chǎn)品分配到各個(gè)經(jīng)銷商手中。整個(gè)流程原來需要30天左右而現(xiàn)在只需1～2個(gè)工作日就可完成。然而一切并沒有結(jié)束，在市場(chǎng)上，消費(fèi)者通過掃描飲料包裝上的二維碼可以了解產(chǎn)品的配料來源、檢驗(yàn)報(bào)告等信息，也可以在掃描后發(fā)表對(duì)產(chǎn)品的看法、對(duì)口味的評(píng)價(jià)以反饋給企業(yè)，甚至實(shí)現(xiàn)私人訂制。同時(shí)，該飲料企業(yè)也可以在第一時(shí)間了解產(chǎn)品在市場(chǎng)上的銷售等情況，以方便研發(fā)部門改進(jìn)配方、物流部門調(diào)配貨物。

這就是一個(gè)智能化程度很高的工廠，在這個(gè)工廠的一線操作人員坐在中控室即可保障整線生產(chǎn)的流暢性。智能化工廠的建立是當(dāng)前生產(chǎn)企業(yè)一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)，并在中國(guó)正逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

2015年5月，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《中國(guó)制造2025》，這是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。在此綱領(lǐng)中，國(guó)家將智能化工廠的建立放在了重要位置，并指出全球制造業(yè)格局面臨重大調(diào)整，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境發(fā)生重大變化，我國(guó)制造業(yè)發(fā)展必須緊緊抓住歷史機(jī)遇，積極穩(wěn)妥地應(yīng)對(duì)內(nèi)外部挑戰(zhàn)。對(duì)于食品飲料行業(yè)來說也同樣如此，智能化工廠在未來企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展中具有決定作用。

食品飲料行業(yè)

勢(shì)在必行的智能化

在“十二五”規(guī)劃期間，中國(guó)食品行業(yè)增長(zhǎng)迅速，中國(guó)食品的總產(chǎn)值已在幾年前超過了美國(guó)，成為世界第一。但隨著近兩年中國(guó)食品產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)速度的放緩，其背后的危機(jī)逐漸顯現(xiàn)出來。國(guó)家“十二五”制造業(yè)信息化科技工程總體專家組專家黃永友說：“過去幾年，中國(guó)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)、原料優(yōu)勢(shì)、人口優(yōu)勢(shì)促進(jìn)食品生產(chǎn)產(chǎn)值的增加，而如今，這3個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)越來越不明顯，特別是隨著中國(guó)市場(chǎng)的開放，中國(guó)企業(yè)面臨的壓力將越來越大。如果不從技術(shù)上取得突破，中國(guó)食品不但會(huì)在世界上沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)的生存空間也將越來越小，這將是中國(guó)食品產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)所要面臨的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)。借助智能化工廠的建立可以大幅改善勞動(dòng)條件、提升管理水平，并進(jìn)一步提升整個(gè)企業(yè)的運(yùn)行效率。最重要的是，借助于信息化技術(shù)的覆蓋以打通企業(yè)的各個(gè)流程，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的整合、優(yōu)化和提高。”

建立智能化工廠是企業(yè)未來發(fā)展的需要。無論是食品行業(yè)還是其他行業(yè)，最初的生產(chǎn)都是大批量進(jìn)行，隨著技術(shù)及時(shí)代的發(fā)展，市場(chǎng)上產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重；另一方面客戶的個(gè)性化需求逐漸增強(qiáng)，迫使企業(yè)由大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多品種小批量生產(chǎn)，甚至轉(zhuǎn)向個(gè)性化定制生產(chǎn)?！笆濉毕冗M(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域及工信部?jī)苫诤蠈＜医M成員、國(guó)家信息化專家咨詢委員會(huì)委員敬石開介紹：“市場(chǎng)需求的變化使各行各業(yè)逐步開始進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)，要求生產(chǎn)線具有高度的柔性，能夠進(jìn)行模塊化的組合，以滿足生產(chǎn)不同產(chǎn)品的需求。與此同時(shí)，為了響應(yīng)客戶需求，需要及時(shí)對(duì)客戶的信息進(jìn)行收集、處理及反饋，這也促使企業(yè)開始關(guān)注自己的數(shù)字化、信息化建設(shè)，各種實(shí)用的系統(tǒng)逐步上線；更進(jìn)一步，為了提升生產(chǎn)效率，設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與人之間要有信息互通和良好的交互，這又要求利用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)?？傮w來說，智能制造的出現(xiàn)是生產(chǎn)發(fā)展到一定程度的必然趨勢(shì)。技術(shù)的革新、市場(chǎng)的需求以及政策的引導(dǎo)都將智能制造推向了歷史的前端，而中國(guó)的食品企業(yè)也將開始智能制造的進(jìn)程。”

智能化工廠為食品飲料企業(yè)

帶來低成本高效率

當(dāng)前，食品企業(yè)正面臨一系列的困境。一方面，產(chǎn)品銷售越來越困難，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，消費(fèi)者口味越來越多樣，還有渠道通路對(duì)廠商的成本壓力也越來越大；另外一方面，原材料價(jià)格的持續(xù)上漲，造成企業(yè)的盈利空間越來越小。最近新《食品安全法》的實(shí)施，讓企業(yè)對(duì)食品安全越來越重視。而智能化工廠的建立可以對(duì)原料供應(yīng)、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品銷售以及企業(yè)員工管理等各個(gè)方面進(jìn)行管控，節(jié)約原始成本，使企業(yè)運(yùn)營(yíng)更加有序。

智能化工廠可以使原料的供應(yīng)管理變得簡(jiǎn)單、高效。在智能化的管理下，企業(yè)需要生產(chǎn)的產(chǎn)品種類、數(shù)量等信息將得以確認(rèn)，生產(chǎn)信息更加精確，生產(chǎn)過程中所需要的原料等也能及時(shí)地通過平臺(tái)系統(tǒng)得以確認(rèn)。與此同時(shí)，供應(yīng)商的相關(guān)情況，例如質(zhì)量等級(jí)、交貨時(shí)長(zhǎng)、價(jià)格等信息也在平臺(tái)系統(tǒng)中可以及時(shí)獲取。由于信息的共享性和透明性，在智能系統(tǒng)管理下，平臺(tái)可以通過以上各方面的信息在客戶訂單下達(dá)的同時(shí)自動(dòng)計(jì)算所需要的原材料，并根據(jù)供應(yīng)商的相關(guān)情況及時(shí)計(jì)算出原料采購(gòu)時(shí)間，然后通過相關(guān)算法確保在滿足交貨時(shí)間的同時(shí)使得庫(kù)存降到最低，甚至為零?！爸悄芄S將企業(yè)的原料采購(gòu)成本降到最低，而且所有的信息在客戶下單的同時(shí)都可以及時(shí)地得到確認(rèn)，效率變得異常高效，如果出現(xiàn)特殊情況，大系統(tǒng)平臺(tái)也可以及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，原料供應(yīng)策略方面又實(shí)現(xiàn)了高度的柔性?！本词_介紹道。

智能化工廠可以使生產(chǎn)過程中設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)良好的信息交互，使各個(gè)環(huán)節(jié)緊密配合。智能化工廠可以將每個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)時(shí)間、原料供應(yīng)以及下一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況在設(shè)備中及時(shí)進(jìn)行處理。智能化系統(tǒng)平臺(tái)通過整體的優(yōu)化，使各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)配置最優(yōu)，各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備得到了高效利用。對(duì)此，黃永友說道：“未來工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品品種會(huì)越來越多，工藝也會(huì)越來越復(fù)雜，這就需要靈活有效的智能排產(chǎn)來管理生產(chǎn)，達(dá)到資源的優(yōu)化配置和設(shè)備的最大使用?！?

智能化工廠在建立的同時(shí)也有利于銷售管理。從發(fā)展趨勢(shì)來看，未來產(chǎn)品的定制化程度越來越高，因此，每類產(chǎn)品（甚至每個(gè)產(chǎn)品）的交付信息在生產(chǎn)之初已經(jīng)確認(rèn)，智能工廠將利用自身的物流系統(tǒng)或外部更為高效的物流系統(tǒng)進(jìn)行配貨，并實(shí)時(shí)掌握產(chǎn)品的配送進(jìn)展?？蛻舻男畔⒁材苓M(jìn)行及時(shí)的反饋，使企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的優(yōu)化變得可能而具體。

智能化工廠的建立可以提高保障食品安全的能力。智能化工廠建立以后可以使生產(chǎn)過程中的質(zhì)量信息得到有效采集，確保產(chǎn)品在出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)管理人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)的具體環(huán)節(jié)、具體設(shè)備以及涉及人員，并對(duì)問題產(chǎn)品進(jìn)行有效的追蹤。與此同時(shí)，得益于質(zhì)量信息的采集，使企業(yè)對(duì)于質(zhì)量的大數(shù)據(jù)分析變得可能，通過大量產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)過程，使得食品的缺陷率降到最低。

智能化工廠的建立過程

智能化工廠的建立涉及多個(gè)部分，首先是信息感知，其主要利用傳感器、RFID等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息的收集，涉及市場(chǎng)信息的采集、人員信息的采集、設(shè)備基礎(chǔ)信息及運(yùn)行信息的采集、產(chǎn)品生產(chǎn)信息采集、客戶信息采集、銷售物流信息的采集等；其次是互聯(lián)互通——通過各種途徑，實(shí)現(xiàn)信息之間的互聯(lián)和共享?！霸谥悄芑S的建立中，除了必要的硬件外，重要的還是在軟件方面，例如：ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、知識(shí)管理系統(tǒng)等等。”敬石開說道，“與此同時(shí)，智能工廠還需要具備基礎(chǔ)的信息模型、業(yè)務(wù)模型、工藝模型以及相關(guān)的知識(shí)庫(kù)、專家?guī)斓?，?shí)現(xiàn)收集信息以及企業(yè)原有基礎(chǔ)信息的共享和溝通；其次是智能處理——通過收集的數(shù)據(jù)以及原有的信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，包括信息的可視化展示、生產(chǎn)過程預(yù)測(cè)預(yù)警、生產(chǎn)優(yōu)化處理以及相關(guān)流程的決策分析?！?/p>

在談到智能工廠的建立難點(diǎn)時(shí)，敬石開談到了兩個(gè)方面。第一是理念意識(shí)問題，從傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式到智能化生產(chǎn)模式，對(duì)于企業(yè)員工以及高層領(lǐng)導(dǎo)的思維模式來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。智能工廠的實(shí)施是一個(gè)緩慢的過程，企業(yè)在此過程中要犧牲很多眼前的利益。能否把握現(xiàn)實(shí)利益與長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的關(guān)系，將智能工廠的實(shí)施堅(jiān)持下去，對(duì)于企業(yè)來說至關(guān)重要。另一個(gè)方面是對(duì)于企業(yè)整體業(yè)務(wù)流程的認(rèn)識(shí)，智能工廠的實(shí)施不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的過程，而是要根據(jù)企業(yè)自身的業(yè)務(wù)流程以及實(shí)際需要進(jìn)行個(gè)性化實(shí)施的過程，因此，企業(yè)要對(duì)其業(yè)務(wù)流程具有整體性、宏觀性的深刻認(rèn)識(shí)，然后根據(jù)智能工廠的要求進(jìn)行企業(yè)自身規(guī)劃，以適應(yīng)企業(yè)自身的發(fā)展，否則，盲目實(shí)行智能工廠，企業(yè)很可能會(huì)由于各種的不適應(yīng)而制約自身發(fā)展。

在談到智能化工廠如何建立時(shí)，施耐德電氣食品飲料與生命科學(xué)行業(yè)解決方案經(jīng)理王文亮認(rèn)為，要從夯實(shí)基礎(chǔ)開始。首先，以推廣和實(shí)踐精益生產(chǎn)，精益思想作為生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的管理基礎(chǔ)，從客戶需求出發(fā)定義價(jià)值主張，梳理價(jià)值流并消除浪費(fèi)，指導(dǎo)智能化工廠的規(guī)劃與管理；其次，建設(shè)CPS信息物理系統(tǒng)，CPS作為技術(shù)基礎(chǔ)，利用物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)互通，完成智能化工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)變。精益生產(chǎn)和CPS將幫助中國(guó)制造業(yè)解決目前質(zhì)量水平低下，生產(chǎn)效率落后，自動(dòng)化與信息化程度不高等問題。接下來食品飲料與生命科學(xué)制造企業(yè)需要通過分步實(shí)施“三大集成”逐漸實(shí)現(xiàn)智能化。第一步是“縱向集成”，借助在過程和機(jī)器管理、電力管理、安防管理、樓宇管理和IT機(jī)房管理等領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)由控制層、運(yùn)營(yíng)層到企業(yè)層的網(wǎng)絡(luò)化、信息化集成，消除存在的信息孤島與信息斷層。第二步是端到端的集成，以生產(chǎn)訂單為主線，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、物料、營(yíng)銷的業(yè)務(wù)協(xié)同；以生產(chǎn)業(yè)務(wù)管控為核心，支持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可視化、業(yè)務(wù)流程信息化、績(jī)效管理即時(shí)化；實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的信息化閉環(huán)，以及全產(chǎn)業(yè)鏈可追溯。第三步是橫向集成，在企業(yè)內(nèi)部復(fù)制智能化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)集團(tuán)化、標(biāo)準(zhǔn)化、透明化運(yùn)營(yíng)。

目前，中國(guó)的食品飲料行業(yè)正處于由粗放式、勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向集約型、技術(shù)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，而作為現(xiàn)代科技的代表，智能化將在這個(gè)轉(zhuǎn)變的過程中起到?jīng)Q定性的作用。已經(jīng)助力眾多國(guó)外客戶成功打造一體化世界級(jí)智慧工廠的施耐德電氣認(rèn)為：“雖然目前中國(guó)食品飲料行業(yè)的智能化與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，但在未來幾年，隨著國(guó)家的重視、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇、國(guó)際化市場(chǎng)一體化程度的加強(qiáng)等，智能化將會(huì)在中國(guó)食品飲料行業(yè)取得跨越式的發(fā)展?！?